Neue Erkenntnisse zur Vielfalt von Archaeen
Neben Bakterien und Eukaryoten bilden Archaeen eine der drei Hauptdomänen des Lebens. Pionierstudien haben gezeigt, dass Archaeen ökologisch wichtig sind und eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Eukaryoten spielten. Derzeit sind vier Archaeen-Superphyla (DPANN, ASGARD, TACK und Euryarchaeota) bekannt. Obwohl sie als die am wenigsten vielfältigen Lebensdomänen gelten, bewiesen jüngste Forschungen ihre Existenz in anoxischen Umgebungen wie Tiefsee-Sedimenten und Wasserlebensräumen. Allerdings wurden Bemühungen um deren Charakterisierung durch Schwierigkeiten bei der Kultivierung dieser archäischen Linien unter Laborbedingungen behindert. Ziel des EU-finanzierten Projekts ENIGMAARCHAEA (Shedding light on the diversity, ecology and evolution of enigmatic, uncultivated archaea using novel single cell and metagenomics approaches) war es, Hindernisse für die Kultivierung zu überwinden und Vielfalt, Evolution und geografische Verteilung zu untersuchen. Die Forscher nutzten die mächtigen Techniken der Einzelzellgenomik und Metagenomik, um Genomsequenzen von potentiell neuartigen archäischen Phyla zu erhalten und zu analysieren. Proben wurden aus verschiedenen Regionen auf der ganzen Welt gesammelt, etwa in Sedimenten von heißen Quellen, aus dem Meer und Flüssen. Die Wissenschaftler sequenzierten DNA von diesen Proben und wiesen sie mittels ausgeklügelter bioinformatischer Methoden einzelnen Genomen zu. Dies führte zur Identifizierung verschiedener Genomsequenzen aus unkultivierten und neuartigen Mitgliedern der Archaeen, z.B. vom Lokiarchaeum, das eng mit Eukaryoten verwandt ist. Interessanterweise identifizierte die Analyse von Archaeen-Genomen proteinkodierende Gene, die mit eukaryotischen Homologen, einschließlich Aktin und GTPasen, verwandt sind und eine Rolle in grundlegenden eukaryotischen zellulären Prozessen spielen. Signifikante Beobachtungen betrafen auch den zentralen Kohlenstoff- und Energiestoffwechsel in diesen Linien. Vorläufige Daten zeigten die Anwesenheit von Enzymen an, die in der Lage sind, wesentliche Schadstoffe in unseren Ökosystemen abzubauen. Insgesamt änderte die ENIGMAARCHAEA-Studie unsere Wahrnehmung der Evolution von Eukaryoten grundlegend und erhielt weltweit eine beispiellose Medienaufmerksamkeit. Abgesehen von den Einblicken in Evolution und Vielfalt von Archaeen können die Projektergebnisse auch von ökonomischer und ökologischer Bedeutung sein.
